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Une passerelle est couramment utilisée pour établir une connexion ADSL

La ligne d’abonné numérique asymétrique (ADSL) est un type de technologie de ligne d’abonné numérique (DSL), une technologie de communication de données qui permet une transmission de données plus rapide sur des lignes téléphoniques en cuivre qu’un modem à bande vocale conventionnel ne peut fournir. L’ADSL diffère de la ligne d’abonné numérique symétrique (SDSL) moins courante. En ADSL, la bande passante et le débit sont dits asymétriques, ce qui signifie plus vers les locaux du client (en aval) que l’inverse (en amont). Les fournisseurs commercialisent généralement l’ADSL en tant que service d’accès à Internet principalement pour télécharger du contenu à partir d’Internet, mais pas pour diffuser du contenu auquel d’autres personnes ont accès.

Aperçu

L’ADSL fonctionne en utilisant le spectre au-dessus de la bande utilisée par les appels téléphoniques vocaux. Avec un filtre DSL, souvent appelé séparateur, les bandes de fréquences sont isolées, ce qui permet d’utiliser une seule ligne téléphonique à la fois pour le service ADSL et les appels téléphoniques en même temps. L’ADSL n’est généralement installé que sur de courtes distances du central téléphonique (le dernier kilomètre), généralement moins de 4 kilomètres (2 mi), mais on sait qu’il dépasse 8 kilomètres (5 mi) si la jauge de fil posée à l’origine permet une distribution ultérieure.

Au niveau du central téléphonique, la ligne se termine généralement au niveau d’un multiplexeur numérique d’accès à la ligne d’abonné (DSLAM) où un autre séparateur de fréquence sépare le signal de bande vocale pour le réseau téléphonique conventionnel. Les données véhiculées par l’ADSL sont généralement acheminées sur le réseau de données de la compagnie de téléphone et finissent par atteindre un réseau de protocole Internet conventionnel.

Il y a des raisons à la fois techniques et marketing pour lesquelles l’ADSL est dans de nombreux endroits le type le plus courant offert aux utilisateurs à domicile. Sur le plan technique, il est probable qu’il y ait plus de diaphonie des autres circuits à l’extrémité du DSLAM (où les fils de nombreuses boucles locales sont proches les uns des autres) que dans les locaux du client. Ainsi, le signal de téléchargement est le plus faible à la partie la plus bruyante de la boucle locale, tandis que le signal de téléchargement est le plus fort à la partie la plus bruyante de la boucle locale. Il est donc techniquement logique que le DSLAM transmette à un débit binaire plus élevé que le modem du côté client. Étant donné que l’utilisateur domestique typique préfère en fait une vitesse de téléchargement plus élevée, les compagnies de téléphone ont choisi de faire une vertu par nécessité, d’où l’ADSL.

Les raisons marketing d’une connexion asymétrique sont que, premièrement, la plupart des utilisateurs de trafic Internet auront besoin de moins de données pour être téléchargées que téléchargées. Par exemple, dans une navigation Web normale, un utilisateur visitera un certain nombre de sites Web et devra télécharger les données qui composent les pages Web à partir du site, des images, du texte, des fichiers audio, etc. mais ils ne téléchargeront qu’une petite quantité de données, car les seules données téléchargées sont celles utilisées pour vérifier la réception des données téléchargées (dans les connexions TCP très courantes) ou toute donnée saisie par l’utilisateur dans des formulaires, etc. Cela justifie que les fournisseurs d’accès à Internet proposent un service plus coûteux destiné aux utilisateurs commerciaux hébergeant des sites Web et qui ont donc besoin d’un service permettant de télécharger autant de données que de données téléchargées. Les applications de partage de fichiers sont une exception évidente à cette situation. Deuxièmement, les fournisseurs de services Internet, cherchant à éviter la surcharge de leurs connexions dorsales, ont traditionnellement essayé de limiter les utilisations telles que le partage de fichiers qui génèrent beaucoup de téléchargements.

Opération

Actuellement, la plupart des communications ADSL sont en duplex intégral. La communication ADSL Full-duplex est généralement réalisée sur une paire de fils par duplex à répartition en fréquence (FDD), duplex à annulation d’écho (ECD) ou duplex à répartition dans le temps (TDD). FDD utilise deux bandes de fréquences distinctes, appelées bandes amont et aval. La bande amont est utilisée pour la communication de l’utilisateur final vers le central téléphonique. La bande aval est utilisée pour communiquer du central à l’utilisateur final.

Plan de fréquences pour l’ADSL Annexe A. La zone rouge est la gamme de fréquences utilisée par la téléphonie vocale normale (RTPC), les zones verte (en amont) et bleue (en aval) sont utilisées pour l’ADSL.

Avec l’ADSL couramment déployé sur des POTS (annexe A), la bande de 26,075 kHz à 137,825 kHz est utilisée pour la communication en amont, tandis que 138-1104 kHz est utilisée pour la communication en aval. Selon le schéma DMT habituel, chacun d’entre eux est divisé en canaux de fréquence plus petits de 4,3125 kHz. Ces canaux de fréquence sont parfois appelés bacs. Lors de la formation initiale visant à optimiser la qualité et la vitesse de transmission, le modem ADSL teste chacun des bacs pour déterminer le rapport signal sur bruit à la fréquence de chaque bac. La distance du central téléphonique, les caractéristiques du câble, les interférences des stations de radio AM, les interférences locales et le bruit électrique à l’emplacement du modem peuvent nuire au rapport signal sur bruit à des fréquences particulières. Les bins pour les fréquences présentant un rapport signal sur bruit réduit seront utilisés à un débit plus faible ou pas du tout; cela réduit la capacité de liaison maximale mais permet au modem de maintenir une connexion adéquate. Le modem DSL fera un plan sur la façon d’exploiter chacun des bacs, parfois appelé allocation « bits par bac ». Les bins présentant un bon rapport signal sur bruit (SNR) seront choisis pour transmettre des signaux choisis parmi un plus grand nombre de valeurs codées possibles (cette gamme de possibilités équivalant à plus de bits de données envoyées) à chaque cycle d’horloge principal. Le nombre de possibilités ne doit pas être si grand que le récepteur pourrait mal décoder celle qui était prévue en présence de bruit. Les bacs bruyants peuvent ne porter que deux bits, un choix parmi un seul des quatre modèles possibles, ou un seul bit par bac dans le cas d’ADSL2 +, et les bacs très bruyants ne sont pas utilisés du tout. Si le modèle de bruit par rapport aux fréquences entendues dans les bacs change, le modem DSL peut modifier les allocations de bits par bac, dans un processus appelé « bitswap », où les bacs devenus plus bruyants ne doivent transporter que moins de bits et d’autres canaux seront choisis pour recevoir une charge plus élevée.

La capacité de transfert de données rapportée par le modem DSL est donc déterminée par le total des allocations de bits par bac de tous les bacs combinés. Des rapports signal sur bruit plus élevés et plus de bacs utilisés donnent une capacité de liaison totale plus élevée, tandis que des rapports signal sur bruit plus faibles ou moins de bacs utilisés donnent une faible capacité de liaison. La capacité maximale totale dérivée de la somme des bits par bin est rapportée par les modems DSL et est parfois appelée taux de synchronisation. Cela sera toujours assez trompeur: la véritable capacité de liaison maximale pour le taux de transfert de données utilisateur sera nettement inférieure car des données supplémentaires sont transmises, appelées surcharge de protocole, des chiffres réduits pour les connexions PPPoA d’environ 84-87%, tout au plus, étant courants. En outre, certains FSI auront des politiques de trafic qui limiteront davantage les taux de transfert maximaux dans les réseaux au-delà de la circonscription, et la congestion du trafic sur Internet, la charge importante sur les serveurs et la lenteur ou l’inefficacité des ordinateurs des clients peuvent tous contribuer à des réductions inférieures au maximum réalisable. Lorsqu’un point d’accès sans fil est utilisé, une qualité de signal sans fil faible ou instable peut également entraîner une réduction ou une fluctuation de la vitesse réelle.

En mode débit fixe, le taux de synchronisation est prédéfini par l’opérateur et le modem DSL choisit une allocation de bits par bac qui donne un taux d’erreur approximativement égal dans chaque bac. En mode débit variable, les bits par bac sont choisis pour maximiser le taux de synchronisation, sous réserve d’un risque d’erreur tolérable. Ces choix peuvent être soit conservateurs, où le modem choisit d’allouer moins de bits par bac qu’il ne le pourrait éventuellement, un choix qui rend la connexion plus lente, soit moins conservateurs dans lesquels on choisit plus de bits par bac auquel cas il y a un risque d’erreur plus important si les futurs rapports signal sur bruit se détériorent au point que les allocations de bits par bac choisies sont trop élevées pour faire face au bruit plus important présent. Ce conservatisme, impliquant le choix d’utiliser moins de bits par bac pour se prémunir contre de futures augmentations de bruit, est rapporté comme marge de rapport signal sur bruit ou marge SNR.

Le central téléphonique peut indiquer une marge SNR suggérée au modem DSL du client lorsqu’il se connecte initialement, et le modem peut établir son plan d’allocation de bits par bac en conséquence. Une marge SNR élevée signifie un débit maximal réduit, mais une plus grande fiabilité et stabilité de la connexion. Une faible marge SNR signifie des vitesses élevées, à condition que le niveau de bruit n’augmente pas trop; sinon, la connexion devra être abandonnée et renégociée (resynchronisée). ADSL2+ peut mieux s’adapter à de telles circonstances, en offrant une fonctionnalité appelée adaptation de débit transparente (SRA), qui peut s’adapter aux changements de capacité de liaison totale avec moins de perturbations des communications.

Spectre de fréquence du modem sur la ligne ADSL

Les fournisseurs peuvent prendre en charge l’utilisation de fréquences plus élevées en tant qu’extension propriétaire de la norme. Cependant, cela nécessite de faire correspondre l’équipement fourni par le fournisseur aux deux extrémités de la ligne et entraînera probablement des problèmes de diaphonie qui affecteront d’autres lignes du même ensemble.

Il existe une relation directe entre le nombre de canaux disponibles et la capacité de débit de la connexion ADSL. La capacité de données exacte par canal dépend de la méthode de modulation utilisée.

L’ADSL existait initialement en deux versions (similaires à VDSL), à savoir CAP et DMT. CAP était la norme de facto pour les déploiements ADSL jusqu’en 1996, déployée dans 90 % des installations ADSL à l’époque. Cependant, le DMT a été choisi pour les premières normes ADSL IT-T, G.992.1 et G.992.2 (également appelées respectivement G.dmt et G.lite). Par conséquent, toutes les installations modernes de l’ADSL sont basées sur le schéma de modulation DMT.

Entrelacement et chemin rapide

Les FAI (mais les utilisateurs sont rarement, à l’exception de l’Australie où c’est la valeur par défaut) ont la possibilité d’utiliser l’entrelacement des paquets pour contrer les effets du bruit de rafale sur la ligne téléphonique. Une ligne entrelacée a une profondeur, généralement de 8 à 64, qui décrit le nombre de mots de code Reed–Solomon accumulés avant leur envoi. Comme ils peuvent tous être envoyés ensemble, leurs codes de correction d’erreur peuvent être rendus plus résilients. L’entrelacement ajoute de la latence car tous les paquets doivent d’abord être rassemblés (ou remplacés par des paquets vides) et ils prennent bien sûr du temps à transmettre. l’entrelacement de 8 trames ajoute 5 ms de temps aller-retour, tandis que l’entrelacement profond de 64 ajoute 25 ms. Les autres profondeurs possibles sont de 16 et 32.

Les connexions  » Fastpath » ont une profondeur d’entrelacement de 1, c’est-à-dire qu’un paquet est envoyé à la fois. Cela a une faible latence, généralement autour de 10 ms (l’entrelacement s’y ajoute, ce n’est pas plus grand que l’entrelacement), mais il est extrêmement sujet aux erreurs, car toute rafale de bruit peut emporter le paquet entier et donc exiger que tout soit retransmis. Une telle rafale sur un grand paquet entrelacé ne vide qu’une partie du paquet, elle peut être récupérée à partir des informations de correction d’erreur dans le reste du paquet. Une connexion « fastpath » entraînera une latence extrêmement élevée sur une mauvaise ligne, car chaque paquet prendra de nombreuses tentatives.

Problèmes d’installation

Le déploiement ADSL sur une ligne téléphonique de service téléphonique ordinaire (POTS) existante présente certains problèmes car la DSL se trouve dans une bande de fréquences qui pourrait interagir défavorablement avec les équipements existants connectés à la ligne. Il est donc nécessaire d’installer chez le client des filtres de fréquence appropriés pour éviter les interférences entre le DSL, les services vocaux et toute autre connexion à la ligne (par example des alarmes anti-intrusion). Ceci est souhaitable pour le service vocal et essentiel pour une connexion ADSL fiable.

Au début de la DSL, l’installation nécessitait la visite d’un technicien. Un séparateur ou un microfiltre a été installé près du point de démarcation, à partir duquel une ligne de données dédiée a été installée. De cette façon, le signal DSL est séparé au plus près du central et n’est pas atténué à l’intérieur des locaux du client. Cependant, cette procédure était coûteuse et posait également des problèmes aux clients se plaignant de devoir attendre que le technicien effectue l’installation. Ainsi, de nombreux fournisseurs DSL ont commencé à offrir une option « auto-installation », dans laquelle le fournisseur fournissait de l’équipement et des instructions au client. Au lieu de séparer le signal DSL au point de démarcation, le signal DSL est filtré à chaque sortie téléphonique à l’aide d’un filtre passe-bas pour la voix et d’un filtre passe-haut pour les données, généralement enfermés dans ce qu’on appelle un microfiltre. Ce microfiltre peut être branché par un utilisateur final sur n’importe quelle prise téléphonique : il ne nécessite aucun recâblage chez le client.

Généralement, les microfiltres ne sont que des filtres passe-bas, donc au-delà d’eux, seules les basses fréquences (signaux vocaux) peuvent passer. Dans la section données, un microfiltre n’est pas utilisé car les appareils numériques destinés à extraire des données du signal DSL filtreront eux-mêmes les basses fréquences. Les appareils téléphoniques vocaux capteront tout le spectre de sorte que les hautes fréquences, y compris le signal ADSL, seront « entendues » sous forme de bruit dans les terminaux téléphoniques, et affecteront et dégraderont souvent le service dans les télécopieurs, les dataphones et les modems. Du point de vue des dispositifs DSL, toute acceptation de leur signal par les dispositifs POTS signifie qu’il y a dégradation du signal DSL vers les dispositifs, et c’est la raison centrale pour laquelle ces filtres sont nécessaires.

Un effet secondaire du passage au modèle d’auto-installation est que le signal DSL peut être dégradé, en particulier si plus de 5 périphériques à bande vocale (c’est-à-dire de type téléphonique POTS) sont connectés à la ligne. Une fois qu’une ligne a été activée, le signal DSL est présent sur tous les câbles téléphoniques du bâtiment, ce qui provoque une atténuation et un écho. Un moyen de contourner cela est de revenir au modèle d’origine et d’installer un filtre en amont de toutes les prises téléphoniques du bâtiment, à l’exception de la prise à laquelle le modem DSL sera connecté. Comme cela nécessite des changements de câblage par le client et peut ne pas fonctionner sur certains câbles téléphoniques domestiques, cela est rarement fait. Il est généralement beaucoup plus facile d’installer des filtres à chaque prise téléphonique utilisée.

Les signaux DSL peuvent être dégradés par des lignes téléphoniques plus anciennes, des parasurtenseurs, des microfiltres mal conçus, des bruits d’impulsion électrique répétitifs et de longues rallonges téléphoniques. Les rallonges téléphoniques sont généralement fabriquées avec des conducteurs en cuivre multibrins de petit calibre qui ne maintiennent pas une torsion de paire réduisant le bruit. Un tel câble est plus sensible aux interférences électromagnétiques et présente une atténuation plus importante que les fils de cuivre à paires torsadées solides généralement câblés sur des prises téléphoniques. Ces effets sont particulièrement importants lorsque la ligne téléphonique du client se trouve à plus de 4 km du DSLAM du central téléphonique, ce qui entraîne une baisse des niveaux de signal par rapport à tout bruit et atténuation locaux. Cela aura pour effet de réduire les vitesses ou de provoquer des pannes de connexion.

Protocoles de transport

ADSL définit trois couches  » Convergence de transmission spécifique au protocole de transmission (TPS-TC) « :

• Module de Transport Synchrone (STM), qui permet la transmission de trames de la Hiérarchie Numérique Synchrone (SDH)
• Mode de Transfert Asynchrone (ATM)
• Mode de Transfert de Paquets (commençant par ADSL2, voir ci-dessous)

Dans l’installation à domicile, le protocole de transport le plus répandu est l’ATM. En plus de l’ATM, il existe de multiples possibilités de couches supplémentaires de protocoles (deux d’entre eux sont abrégés de manière simplifiée en « PPPoA » ou « PPPoE »), le très important TCP / IP aux couches 4 et 3 respectivement du modèle OSI assurant la connexion à Internet.

Normes ADSL

Plan de fréquences pour les normes ADSL communes et les annexes.

Légende

POTS /RNIS

Bande de garde

En amont

En aval ADSL, ADSL2, ADSL2+

En aval ADSL2+ seulement

Voir également

• L’extension de boucle ADSL peut être utilisée pour étendre la portée et le débit des services ADSL.
• Distorsion d’atténuation
• Accès Internet haut débit
• Multiplexeur d’accès à la ligne d’abonné numérique
• Tarif fixe
• Liste des largeurs de bande des périphériques
• Filtre passe-bas et répartiteur ADSL.
• Ligne d’abonné numérique à Débit adaptatif (RADSL)
• Ligne d’abonné numérique à haute vitesse à paire unique (SHDSL)
• Ligne d’abonné Numérique symétrique (SDSL)

• Médias liés à l’ADSL sur Wikimedia Commons